محاسبه تحمل بار تیرآهن در زمان ساخت یک سازه اهمیت بسیار بالایی دارد. چرا که وظیفه اصلی تیرآهن، انتقال بارهای مختلف یک سازه به فونداسیون آن است. در واقع تیرآهن سازه را در برابر ارتعاشات مثل زلزله و نیروهای مختلف در‌امان نگه می‌دارد. به همین دلیل است که کیفیت تیرآهن به کار رفته در سازه و میزان باربری آن اهمیت بالایی دارد. در ادامه این مطلب از دکتر آهن برند رسمی فولاد رامیار صنعت، به بررسی روش‌های مختلف محاسبه باربری تیرآهن و همچنین مقاومت سایزهای مختلف تیرآهن می‌پردازیم.
میزان تحمل بار تیرآهن
ظرفیت باربری تیرآهن به حداکثر نیرویی گفته می‌شود که این مقطع فولادی بدون تغییر شکل غیرمجاز یا خرابی تحمل می‌کند. تیرآهن از دو بال و یک بخش میانی به نام جان تشکیل شده و وظیفه تحمل نیروهای واردشده و انتقال آنها به ستون‌ها و فونداسیون را بر عهده دارد. تیرآهن‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارند:
- IPE: بال‌هایی با ضخامت تقریباً ثابت دارد و مطابق استاندارد ایران و اروپا تولید می‌شود.
- INP: ضخامت بال‌های آن از سمت جان به طرف لبه کاهش می‌یابد.
- IPB (هاش): دارای بال‌های پهن است و در بسیاری از سازه‌ها برای تحمل بارهای سنگین کاربرد دارد.
- CPE (لانه‌زنبوری): با ایجاد حفره در جان تیرآهن ساخته می‌شود و ظرفیت باربری آن به شرایط طراحی و بارگذاری بستگی دارد.
میزان تحمل بار هر تیرآهن به نوع مقطع، ابعاد، طول دهانه، نحوه تکیه‌گاه و مقدار بار واردشده وابسته است؛ بنابراین، انتخاب آن باید بر اساس محاسبات مهندسی انجام شود.
اهمیت تحمل بار تیرآهن
یکی از مراحل مهم در طراحی سازه، تعیین میزان بارهایی است که تیرآهن در طول عمر ساختمان تحمل می‌کند. تمام بارهای واردشده به سازه باید بررسی شوند تا از انتخاب مقطع مناسب و ایمنی ساختمان اطمینان حاصل شود. برای محاسبه تحمل بار تیرآهن، مهندس سازه باید مقدار و نوع بارهای وارده را مشخص کرده و تأثیر آنها را در شرایط مختلف در نظر بگیرد. این بارها به‌طور کلی به دو دسته بارهای مرده و بارهای زنده تقسیم می‌شوند.
انواع بارهای وارده به سازه و تیرآهن
بارهای واردشده به سازه به دو دسته بارهای مرده و زنده تقسیم می‌شوند که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه، با تعریف این دو نوع بار و تأثیر آنها بر سازه آشنا می‌شویم.
بارهای مرده
بارهای مرده به وزن اجزای ثابت ساختمان گفته می‌شود که مقدار و محل قرارگیری آنها در طول عمر سازه تغییر نمی‌کند. وزن اسکلت، دیوارها، کف، سقف، اتصالات، لوله‌کشی و تأسیسات بهداشتی از جمله این بارها هستند.
محاسبه دقیق بار مرده پس از مشخص‌شدن ابعاد و اجزای ساختمان انجام می‌شود. البته می‌توان با بررسی سازه‌های مشابه، نقشه‌های معماری و جداول استاندارد، وزن این اجزا را تخمین زد. در ایران، استاندارد شماره ۵۱۹ به تعیین حداقل بارهای وارد بر ساختمان‌ها و ابنیه فنی اختصاص دارد و می‌تواند مرجع مناسبی برای این محاسبات باشد.
بارهای زنده سازه
بارهای زنده به نیروهایی گفته می‌شود که در طول استفاده از ساختمان، مقدار یا محل واردشدن آنها تغییر می‌کند. این بارها برخلاف بارهای مرده، ثابت نیستند و با توجه به نوع کاربری سازه و شرایط بهره‌برداری تغییر می‌کنند. وزن افراد، اثاثیه، تجهیزات متحرک، برف، باران و بار ترافیک پل‌ها از نمونه‌های بار زنده هستند. بارهای زنده را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:
- بارهای ساکن: بارهایی مانند وزن افراد، حیوانات و اثاثیه که ممکن است جابه‌جا شوند، اما اثر ضربه‌ای قابل‌توجهی ندارند.
- بارهای متحرک: بارهای ناشی از حرکت تجهیزات و ماشین‌آلات، آسانسورها و جرثقیل‌ها که علاوه بر وزن، نیروهای دینامیکی و ضربه‌ای نیز به سازه وارد می‌کنند.
تعیین میزان بار زنده در طراحی سازه اهمیت زیادی دارد؛ زیرا مهندس باید تغییرات احتمالی این بارها را در طول بهره‌برداری ساختمان در محاسبات خود در نظر بگیرد.
میزان بار وارده بر تیرها
نوع بار واردشده به تیرآهن با توجه به محل قرارگیری و نقش آن در سازه متفاوت است. این بارها می‌توانند به‌صورت متمرکز، گسترده یکنواخت، گسترده غیریکنواخت یا ترکیبی از آنها به تیر وارد شوند. همچنین، میزان و نحوه توزیع بار روی تیرهای اصلی یا شاه‌تیرها به عواملی مانند یک‌طرفه یا دوطرفه بودن دال بستگی دارد. در تصویر زیر، انواع بارهای وارد بر تیر را مشاهده می‌کنید.
عوامل تأثیرگذار بر تحمل بار تیرآهن
میزان تحمل بار تیرآهن با توجه به عوامل متعددی مشخص می شود. در ادامه به صورت کامل این عوامل را توضیح داده ایم:
1-انتخاب نوع تیرآهن متناسب با سازه
انتخاب نوع تیرآهن مناسب به شرایط پروژه، میزان بارهای واردشده و طراحی سازه بستگی دارد. از آنجا که تیرآهن نقش مهمی در تحمل و انتقال بارهای ساختمان دارد، باید عواملی مانند وزن مقطع، ابعاد، مقاومت در برابر تنش و کشش و مشخصات مکانیکی آن بررسی شوند. مهندسان سازه با توجه به این اطلاعات و مشخصات فنی ارائه‌شده توسط کارخانه‌های تولیدکننده، نوع تیرآهن مناسب را برای هر پروژه انتخاب می‌کنند. شما می‌توانید بهترین کارخانه‌های تولید تیرآهن در ایران را در مطلب " کارخانه تولید تیرآهن " مشاهده کنید.
2-ضدزنگ بودن تیرآهن
محافظت از تیرآهن در برابر زنگ‌زدگی، نقش مهمی در افزایش عمر مفید تیرآهن و حفظ مقاومت آن دارد. استفاده از رنگ‌های ضدزنگ و پوشش‌های ضد اکسیداسیون، از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کند و مانع کاهش مقاومت تیرآهن در برابر بارهای وارده می‌شود.
3-کیفیت تولید تیرآهن و استاندارد
کیفیت تولید و رعایت استانداردهای تعیین‌شده، نقش مهمی در مقاومت و تحمل بار تیرآهن دارد. تیرآهن‌های تولیدشده مطابق استاندارد، از نظر ابعاد، وزن و خواص مکانیکی مشخصات معینی دارند و استفاده از آنها به افزایش ایمنی و دوام سازه کمک می‌کند.
4- کیفیت مواد اولیه تولید تیرآهن
کیفیت شمش فولادی به‌عنوان ماده اولیه تولید تیرآهن، تأثیر مستقیمی بر استحکام و تحمل بار تیرآهن دارد. ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی شمش، مقاومت محصول نهایی را تعیین می‌کنند؛ بنابراین، استفاده از مواد اولیه مرغوب و استاندارد، نقش مهمی در افزایش مقاومت و ظرفیت باربری تیرآهن ایفا می‌کند.همچنین، برای آشنایی با برندهای مختلف و نحوه شناسایی محصولات آنها، پیشنهاد می‌کنیم مطلب " علامت اختصاری تیرآهن "را مطالعه کنید.
5-ابعاد تیرآهن و نحوه قرارگیری در سازه
ابعاد تیرآهن، از جمله طول، ضخامت جان و بال‌ها و سایز مقطع، بر میزان تحمل بار آن تأثیر می‌گذارند. معمولاً با افزایش ابعاد مقطع، ظرفیت باربری نیز افزایش می‌یابد؛ البته این موضوع به شرایط طراحی بستگی دارد. همچنین، تعداد تیرآهن‌ها، محل قرارگیری و نحوه اتصال آنها به سایر اجزای سازه باید متناسب با محاسبات مهندسی باشد تا از کاهش مقاومت و بروز آسیب‌های احتمالی جلوگیری شود. شما می‌توانید اطلاعات بیشتر در مورد " کاربرد انواع تیرآهن " را در این صفحه بخوانید.
نحوه محاسبه تحمل بار تیرآهن
برای محاسبه تحمل بار تیرآهن، باید مشخصات فنی مقطع، ابعاد و وزن آن، طول دهانه، نوع تکیه‌گاه و نحوه بارگذاری بررسی شود. تیرهای اصلی و فرعی به دلیل تفاوت در موقعیت و مقدار بارهای وارده، ظرفیت باربری یکسانی ندارند. برای به‌دست‌آوردن اطلاعات موردنیاز، می‌توان از جدول اشتال تیرآهن و جداول استاندارد مقاطع فولادی استفاده کرد. این جداول مشخصاتی مانند ابعاد، وزن، سطح مقطع و ممان اینرسی تیرآهن را ارائه می‌دهند که در محاسبات مهندسی کاربرد دارند.
روش دیگر، استفاده از فرمول‌های محاسبات سازه‌ای و ضوابط مقررات ملی ساختمان است. در این روش، علاوه بر مشخصات تیرآهن، باید مقاومت خمشی، میزان خیز و شرایط تکیه‌گاهی نیز بررسی شود تا مقطع مناسب با توجه به بارهای واردشده انتخاب شود.
فرمول محاسبه تحمل بار تیرآهن: A=2Bh+Hb
در صورتی که تیرآهن‌ها مطابق استانداردهای ملی و بین‌المللی تولید شده باشند، می‌توان با استفاده از جداول استاندارد و بررسی مشخصات فنی آنها، ظرفیت باربری هر مقطع را محاسبه کرد. در ادامه، جدول تحمل بار تیرآهن بر اساس استانداردهای بین‌المللی را بررسی می‌کنیم.
جدول تحمل بار تیرآهن بر اساس استانداردهای بین‌المللی
جداول استاندارد بین‌المللی، مشخصات فنی و مقادیر ایستایی انواع تیرآهن را ارائه می‌کنند. با استفاده از این اطلاعات و در نظر گرفتن طول دهانه، شرایط تکیه‌گاهی و بارهای وارده، می‌توان ظرفیت باربری مقطع را بررسی کرد. البته برای تعیین بار مجاز، رعایت ضوابط طراحی سازه و انجام محاسبات مهندسی ضروری است.
| مدل تیرآهن | وزن بر واحد طول | مساحت | عمق | ضخامت جان | بال (فلنج) | محور 1-1 | محور 2-2 | |||||
| (lb) | (in²) | (in.) | (in.) | عرض | ضخامت | I | S | r | I | S | r | |
| (in.) | (in.) | (in⁴) | (in³) | (in.) | (in⁴) | (in³) | (in.) | |||||
| W 30 × 211 | 211 | 62.2 | 30.9 | 0.775 | 15.1 | 1.32 | 10300 | 665 | 12.9 | 757 | 100 | 3.49 |
| W 30 × 132 | 132 | 38.9 | 30.3 | 0.615 | 10.5 | 1.00 | 5770 | 380 | 12.2 | 196 | 37.2 | 2.25 |
| W 24 × 162 | 162 | 47.7 | 25.0 | 0.705 | 13.0 | 1.22 | 5170 | 414 | 10.4 | 443 | 68.4 | 3.05 |
| W 24 × 94 | 94.0 | 27.7 | 24.3 | 0.515 | 9.07 | 0.875 | 2700 | 222 | 9.87 | 109 | 24.0 | 1.98 |
| W 18 × 119 | 119 | 35.1 | 19.0 | 0.655 | 11.3 | 1.06 | 2190 | 231 | 7.90 | 253 | 44.9 | 2.69 |
| W 18 × 71 | 71.0 | 20.8 | 18.5 | 0.495 | 7.64 | 0.810 | 1170 | 127 | 7.50 | 60.3 | 15.8 | 1.70 |
| W 16 × 100 | 100 | 29.5 | 17.0 | 0.585 | 10.4 | 0.985 | 1490 | 175 | 7.10 | 186 | 35.7 | 2.51 |
| W 16 × 77 | 77.0 | 22.6 | 16.5 | 0.455 | 10.3 | 0.760 | 1110 | 134 | 7.00 | 138 | 26.9 | 2.47 |
| W 16 × 57 | 57.0 | 16.8 | 16.4 | 0.430 | 7.12 | 0.715 | 758 | 92.2 | 6.72 | 43.1 | 12.1 | 1.60 |
| W 16 × 31 | 31.0 | 9.13 | 15.9 | 0.275 | 5.53 | 0.440 | 375 | 47.2 | 6.41 | 12.4 | 4.49 | 1.17 |
| W 14 × 120 | 120 | 35.3 | 14.5 | 0.590 | 14.7 | 0.940 | 1380 | 190 | 6.24 | 495 | 67.5 | 3.74 |
| W 14 × 82 | 82.0 | 24.0 | 14.3 | 0.510 | 10.1 | 0.855 | 881 | 123 | 6.05 | 148 | 29.3 | 2.48 |
| W 14 × 53 | 53.0 | 15.6 | 13.9 | 0.370 | 8.06 | 0.660 | 541 | 77.8 | 5.89 | 57.7 | 14.3 | 1.92 |
| W 14 × 26 | 26.0 | 7.69 | 13.9 | 0.255 | 5.03 | 0.420 | 245 | 35.3 | 5.65 | 8.91 | 3.55 | 1.08 |
| W 12 × 87 | 87.0 | 25.6 | 12.5 | 0.515 | 12.1 | 0.810 | 740 | 118 | 5.38 | 241 | 39.7 | 3.07 |
| W 12 × 50 | 50.0 | 14.6 | 12.2 | 0.370 | 8.08 | 0.640 | 391 | 64.2 | 5.18 | 56.3 | 13.9 | 1.96 |
| W 12 × 35 | 35.0 | 10.3 | 12.5 | 0.300 | 6.56 | 0.520 | 285 | 45.6 | 5.25 | 24.5 | 7.47 | 1.54 |
| W 12 × 14 | 14.0 | 4.16 | 11.9 | 0.200 | 3.97 | 0.225 | 88.6 | 14.9 | 4.62 | 2.36 | 1.19 | 0.753 |
تحمل بار انواع تیرآهن بر اساس استاندارد ملی
همانطور که گفتیم تحمل بار تیرآهن ها با توجه به استاندارد تولیدی آنها متفاوت خواهد بود. در ادامه جدول تحمل بار با توجه به استاندارد تولیدی را به صورت کامل در اختیار شما قرار داده ایم:
جدول تحمل بار تیرآهن IPE بر اساس استاندارد ملی ایران
در جدول زیر می توانید تحمل بار تیر آهن IPE را بر اساس استاندارد ملی 3132 مشاهده کنید:
| فاصله بین مرکز فشار و مرکز کشش (cm) | ممان درجه یک نیم‌مقطع (Sx) (cm³) | مقادیر ایستایی | مساحت سطح خارجی (U) (m²/m) | سطح مقطع (F) (cm²) | نمره تیرآهن (cm) | |||||
| محورy-y | محورx-x | |||||||||
| شعاع ژیراسیون (iy) (cm) | مدول مقطع (Wy) (cm³) | ممان اینرسی (Iy) (cm⁴) | شعاع ژیراسیون (ix) (cm) | مدول مقطع (Wx) (cm³) | ممان اینرسی (Ix) (cm⁴) | |||||
| 6.90 | 11.6 | 1.05 | 3.69 | 8.49 | 3.24 | 20 | 80.1 | 0.328 | 7.64 | 8 |
| 8.68 | 19.7 | 1.24 | 5.79 | 15.9 | 4.07 | 34.2 | 171 | 0.400 | 10.3 | 10 |
| 10.5 | 30.4 | 1.45 | 8.65 | 27.7 | 4.90 | 53.0 | 318 | 0.475 | 13.2 | 12 |
| 12.3 | 44.2 | 1.65 | 12.3 | 44.9 | 5.74 | 77.3 | 541 | 0.551 | 16.4 | 14 |
| 14 | 61.9 | 1.84 | 16.7 | 68.2 | 6.58 | 109 | 869 | 0.623 | 20.1 | 16 |
| 15.8 | 83.2 | 2.05 | 22.2 | 101 | 7.43 | 146 | 1330 | 0.698 | 23.9 | 18 |
| 17.6 | 110 | 2.24 | 28.5 | 142 | 8.26 | 194 | 1940 | 0.768 | 28.5 | 20 |
| 19.4 | 143 | 2.48 | 37.3 | 205 | 9.11 | 252 | 2770 | 0.848 | 33.4 | 22 |
| 21.2 | 183 | 2.69 | 47.3 | 284 | 9.97 | 324 | 3890 | 0.922 | 39.1 | 24 |
| 24.9 | 243 | 3.02 | 62.2 | 420 | 11.2 | 429 | 5790 | 1.04 | 45.9 | 27 |
| 26.6 | 314 | 3.35 | 80.5 | 604 | 12.5 | 557 | 8360 | 1.16 | 53.8 | 30 |
| 29.3 | 402 | 3.55 | 98.5 | 788 | 13.7 | 713 | 11770 | 1.25 | 62.6 | 33 |
| 31.9 | 510 | 3.79 | 123 | 1040 | 15.0 | 904 | 16270 | 1.35 | 72.7 | 36 |
| 35.4 | 654 | 3.95 | 146 | 1330 | 16.5 | 1160 | 23130 | 1.47 | 84.5 | 40 |
| 39.7 | 851 | 4.12 | 176 | 1680 | 18.5 | 1500 | 33740 | 1.61 | 98.8 | 45 |
| 42.9 | 1100 | 4.31 | 214 | 2140 | 20.4 | 1930 | 48200 | 1.74 | 116 | 50 |
| 48.2 | 1390 | 4.45 | 254 | 2670 | 22.3 | 2440 | 67120 | 1.88 | 134 | 55 |
| 53.4 | 1760 | 4.66 | 308 | 3390 | 24.3 | 3070 | 92080 | 2.01 | 156 | 60 |
جدول باربری تیرآهن IPB سبک (هاش سبک) بر اساس استاندارد ملی ایران
در جدول زیر می توانید میزان تحمل بار تیر IPB سبک را بر اساس استاندارد ملی 3132 مشاهده کنید:
| فاصله (sx) (cm) | ممان درجه 1 نیم‌مقطع (Sx) (cm³) | مقادیر ایستایی | سطح خارجی (U) (m²/m) | سطح مقطع (F) (cm²) | نمره تیرآهن (cm) | |||||
| Y-Yمحور | X-X محور | |||||||||
| شعاع چرخش (iy) (cm) | مدول مقطع (Wy) (cm³) | ممان درجه 2 سطح (Iy) (cm⁴) | شعاع چرخش (ix) (cm) | مدول مقطع (Wx) (cm³) | ممان درجه 2 سطح (Ix) (cm⁴) | |||||
| 8.63 | 52.1 | 2.53 | 22.5 | 167 | 4.16 | 89.9 | 450 | 0.567 | 26.0 | 10 |
| 10.5 | 82.6 | 3.06 | 52.9 | 318 | 5.04 | 144 | 864 | 0.686 | 33.0 | 12 |
| 12.3 | 122 | 3.58 | 78.5 | 550 | 5.93 | 216 | 1510 | 0.805 | 42.0 | 14 |
| 14.1 | 177 | 4.05 | 111 | 889 | 6.78 | 311 | 2490 | 0.918 | 54.3 | 16 |
| 15.9 | 241 | 4.57 | 151 | 1260 | 7.66 | 426 | 3820 | 1.04 | 65.2 | 18 |
| 17.7 | 321 | 5.07 | 200 | 2000 | 8.54 | 570 | 5700 | 1.15 | 78.1 | 20 |
| 19.6 | 414 | 5.59 | 258 | 2840 | 9.43 | 736 | 8090 | 1.27 | 91.0 | 22 |
| 21.4 | 527 | 6.08 | 332 | 3960 | 10.3 | 938 | 11260 | 1.38 | 106 | 24 |
| 23.3 | 641 | 6.58 | 395 | 5130 | 11.2 | 1150 | 14920 | 1.50 | 118 | 26 |
| 25.1 | 762 | 7.09 | 471 | 6590 | 12.1 | 1380 | 19270 | 1.63 | 131 | 28 |
| 26.9 | 934 | 7.58 | 571 | 8560 | 13.0 | 1680 | 25170 | 1.73 | 149 | 30 |
| 28.7 | 1070 | 7.87 | 616 | 9240 | 13.8 | 1930 | 30820 | 1.77 | 161 | 32 |
| 30.4 | 1200 | 7.93 | 666 | 9690 | 14.6 | 2160 | 32660 | 1.81 | 171 | 34 |
| 32.2 | 1340 | 7.29 | 676 | 10140 | 15.5 | 2400 | 37190 | 1.85 | 181 | 36 |
| 35.7 | 1620 | 7.40 | 721 | 10820 | 17.1 | 2880 | 57680 | 1.93 | 198 | 40 |
| 40.1 | 1990 | 7.33 | 781 | 11720 | 19.1 | 3550 | 75990 | 2.03 | 218 | 45 |
| 44.5 | 2410 | 7.27 | 842 | 12630 | 21.2 | 4290 | 107200 | 2.12 | 239 | 50 |
| 48.9 | 2800 | 7.17 | 872 | 13280 | 23.2 | 4970 | 136700 | 2.22 | 254 | 55 |
| 53.2 | 3210 | 7.08 | 902 | 13530 | 25.2 | 5700 | 171000 | 2.33 | 270 | 60 |
| 57.5 | 3660 | 6.99 | 932 | 13980 | 27.1 | 6560 | 212600 | 2.42 | 286 | 65 |
| 61.7 | 4160 | 6.87 | 963 | 14540 | 29.0 | 7340 | 256900 | 2.52 | 306 | 70 |
| 70.2 | 5110 | 6.68 | 994 | 14900 | 32.8 | 8980 | 359100 | 2.71 | 334 | 80 |
| 78.5 | 6290 | 6.53 | 1050 | 15820 | 36.5 | 10980 | 494100 | 2.91 | 371 | 90 |
| 86.8 | 7440 | 6.38 | 1090 | 16280 | 40.1 | 12940 | 646700 | 3.11 | 400 | 100 |
جدول تحمل بار تیرآهن IPB سنگین (هاش سنگین)
در جدول زیر تحمل بار تیر IPB یا هاش سنگین بر اساس استاندارد ملی ایران آورده شده است:
| نمره تیرآهن | سطح مقطع F (cm²) | مساحت سطح خارجی U (m²/m) | مقادیر ایستایی | ممان درجه یک نیم‌مقطع Sx (cm³) | فاصله بین مرکز فشار و مرکز کشش s’x (cm) | |||||
| محور x-x | محور y-y | |||||||||
| ممان اینرسی Ix (cm⁴) | مدول مقطع Wx (cm³) | شعاع ژیراسیون ix (cm) | ممان اینرسی Iy (cm⁴) | مدول مقطع Wy (cm³) | شعاع ژیراسیون iy (cm) | |||||
| 10 | 21.2 | 0.561 | 349 | 72.8 | 4.06 | 134 | 26.8 | 2.51 | 41.5 | 8.41 |
| 12 | 25.3 | 0.677 | 606 | 106 | 4.89 | 231 | 38.5 | 3.02 | 59.7 | 10.1 |
| 14 | 31.4 | 0.794 | 1030 | 155 | 5.73 | 389 | 55.6 | 3.52 | 86.7 | 11.9 |
| 16 | 38.8 | 0.906 | 1670 | 220 | 6.57 | 616 | 76.9 | 3.98 | 123 | 13.6 |
| 18 | 45.3 | 1.02 | 2510 | 294 | 7.45 | 925 | 103 | 4.52 | 162 | 15.5 |
| 20 | 53.8 | 1.14 | 3690 | 389 | 8.28 | 1340 | 134 | 4.98 | 215 | 17.2 |
| 22 | 64.3 | 1.26 | 5410 | 515 | 9.17 | 1950 | 178 | 5.51 | 284 | 19.0 |
| 24 | 76.8 | 1.37 | 7760 | 675 | 10.1 | 2770 | 231 | 6.00 | 372 | 20.9 |
| 26 | 86.8 | 1.48 | 10450 | 836 | 11.0 | 3670 | 282 | 6.50 | 460 | 22.7 |
| 28 | 97.3 | 1.60 | 13670 | 1010 | 11.9 | 4760 | 340 | 7.00 | 556 | 24.6 |
| 30 | 112 | 1.72 | 18260 | 1260 | 12.7 | 6310 | 421 | 7.49 | 692 | 26.4 |
| 32 | 124 | 1.76 | 22930 | 1480 | 13.6 | 6990 | 466 | 7.49 | 814 | 28.2 |
| 34 | 133 | 1.79 | 27690 | 1680 | 14.4 | 7440 | 496 | 7.46 | 925 | 29.9 |
| 36 | 143 | 1.83 | 33090 | 1890 | 15.2 | 7890 | 526 | 7.43 | 1040 | 31.7 |
| 40 | 159 | 1.91 | 45070 | 2310 | 16.8 | 8560 | 571 | 7.34 | 1280 | 35.4 |
| 45 | 178 | 2.01 | 63720 | 2900 | 18.9 | 9470 | 631 | 7.29 | 1610 | 39.6 |
| 50 | 198 | 2.11 | 86970 | 3550 | 21.0 | 10370 | 691 | 7.24 | 1970 | 44.1 |
| 55 | 212 | 2.21 | 111900 | 4150 | 23.0 | 10820 | 721 | 7.15 | 2310 | 48.4 |
| 60 | 226 | 2.31 | 141200 | 4790 | 25.0 | 11270 | 751 | 7.05 | 2680 | 52.8 |
| 65 | 242 | 2.41 | 175200 | 5470 | 26.9 | 11720 | 782 | 6.97 | 3070 | 57.1 |
| 70 | 260 | 2.50 | 215300 | 6240 | 28.8 | 12180 | 812 | 6.84 | 3520 | 61.2 |
| 80 | 286 | 2.70 | 303400 | 7680 | 33.6 | 12640 | 843 | 6.65 | 4350 | 69.8 |
| 90 | 320 | 2.90 | 422100 | 9480 | 36.3 | 13550 | 903 | 6.50 | 5410 | 78.1 |
| 100 | 347 | 3.10 | 553800 | 11190 | 40.0 | 14000 | 934 | 6.35 | 6410 | 86.4 |
باربری تیرآهن INP مطابق با استاندارد ملی ایران
همانطور که گفتیم باربری تیرآهن ها با توجه به نوع و وزن آنها تعیین می شود. در جدول زیر می توانید تحمل بار تیر INP با استاندارد 3132 مشاهده کنید:
| نمره تیرآهن | سطح مقطع F (cm²) | مساحت سطح خارجی U (m²/m) | مقادیر ایستایی | ممان درجه یک نیم‌مقطع Sx (cm³) | فاصله بین مرکز فشار و مرکز کشش (cm) | |||||
| محور x-x | محور y-y | |||||||||
| ممان اینرسی Ix (cm⁴) | مدول مقطع Wx (cm³) | شعاع ژیراسیون ix (cm) | ممان اینرسی Iy (cm⁴) | مدول مقطع Wy (cm³) | شعاع ژیراسیون iy (cm) | |||||
| 10 | 21.2 | 0.561 | 349 | 72.8 | 4.06 | 134 | 26.8 | 2.51 | 41.5 | 8.41 |
| 12 | 25.3 | 0.677 | 606 | 106 | 4.89 | 231 | 38.5 | 3.02 | 59.7 | 10.1 |
| 14 | 31.4 | 0.794 | 1030 | 155 | 5.73 | 389 | 55.6 | 3.52 | 86.7 | 11.9 |
| 16 | 38.8 | 0.906 | 1670 | 220 | 6.57 | 616 | 76.9 | 3.98 | 123 | 13.6 |
| 18 | 45.3 | 1.02 | 2510 | 294 | 7.45 | 925 | 103 | 4.52 | 162 | 15.5 |
| 20 | 53.8 | 1.14 | 3690 | 389 | 8.28 | 1340 | 134 | 4.98 | 215 | 17.2 |
| 22 | 64.3 | 1.26 | 5410 | 515 | 9.17 | 1950 | 178 | 5.51 | 284 | 19.0 |
| 24 | 76.8 | 1.37 | 7760 | 675 | 10.1 | 2770 | 231 | 6.00 | 372 | 20.9 |
| 26 | 86.8 | 1.48 | 10450 | 836 | 11.0 | 3670 | 282 | 6.50 | 460 | 22.7 |
| 28 | 97.3 | 1.60 | 13670 | 1010 | 11.9 | 4760 | 340 | 7.00 | 556 | 24.6 |
| 30 | 112 | 1.72 | 18260 | 1260 | 12.7 | 6310 | 421 | 7.49 | 692 | 26.4 |
| 32 | 124 | 1.76 | 22930 | 1480 | 13.6 | 6990 | 466 | 7.49 | 814 | 28.2 |
| 34 | 133 | 1.79 | 27690 | 1680 | 14.4 | 7440 | 496 | 7.46 | 925 | 29.9 |
| 36 | 143 | 1.83 | 33090 | 1890 | 15.2 | 7890 | 526 | 7.43 | 1040 | 31.7 |
| 40 | 159 | 1.91 | 45070 | 2310 | 16.8 | 8560 | 571 | 7.34 | 1280 | 35.4 |
| 45 | 178 | 2.01 | 63720 | 2900 | 18.9 | 9470 | 631 | 7.29 | 1610 | 39.6 |
| 50 | 198 | 2.11 | 86970 | 3550 | 21.0 | 10370 | 691 | 7.24 | 1970 | 44.1 |
| 55 | 212 | 2.21 | 111900 | 4150 | 23.0 | 10820 | 721 | 7.15 | 2310 | 48.4 |
| 60 | 226 | 2.31 | 141200 | 4790 | 25.0 | 11270 | 751 | 7.05 | 2680 | 52.8 |
| 65 | 242 | 2.41 | 175200 | 5470 | 26.9 | 11720 | 782 | 6.97 | 3070 | 57.1 |
| 70 | 260 | 2.50 | 215300 | 6240 | 28.8 | 12180 | 812 | 6.84 | 3520 | 61.2 |
| 80 | 286 | 2.70 | 303400 | 7680 | 33.6 | 12640 | 843 | 6.65 | 4350 | 69.8 |
| 90 | 320 | 2.90 | 422100 | 9480 | 36.3 | 13550 | 903 | 6.50 | 5410 | 78.1 |
| 100 | 347 | 3.10 | 553800 | 11190 | 40.0 | 14000 | 934 | 6.35 | 6410 | 86.4 |
بررسی تحمل بار تیرآهن در سایزها مختلف
میزان تحمل بار تیرآهن به نوع مقطع، سایز و وزن آن بستگی دارد. تیرآهن‌های سایز ۱۲، ۱۴، ۱۶ و ۱۸ از مقاطع پرکاربرد در ساختمان‌سازی هستند. در ایران نیز تیرآهن‌های IPE و هاش (IPB) کاربرد زیادی دارند. در ادامه، ویژگی‌ها و ظرفیت باربری این دو نوع تیرآهن را در سایزهای پرمصرف بررسی می‌کنیم.
ظرفیت تحمل بار تیرآهن ۱۲
تیرآهن ۱۲ از جمله مقاطع سبک و پرکاربرد در ساختمان‌سازی است که بیشتر در نوع IPE مورد استفاده قرار می‌گیرد. وزن هر شاخه ۱۲ متری این تیرآهن حدود ۱۲۵ کیلوگرم است. به دلیل ابعاد و وزن آن، معمولاً در بخش‌هایی از سازه با بارگذاری کمتر، مانند برخی قسمت‌های سقف، کاربرد دارد. میزان تحمل بار تیرآهن ۱۲ به طول دهانه، شرایط تکیه‌گاه و نوع بارهای واردشده بستگی دارد و باید با محاسبات مهندسی مشخص شود.
توان تحمل بار تیرآهن ۱۴
تیرآهن ۱۴ به دلیل ابعاد و وزن بیشتر نسبت به سایز ۱۲، در بخش‌های مختلف سازه کاربرد دارد. وزن هر شاخه ۱۲ متری این مقطع در نوع IPE حدود ۱۵۵ کیلوگرم، در هاش سبک حدود ۲۹۶ کیلوگرم و در هاش سنگین حدود ۴۰۴ کیلوگرم است. از این تیرآهن در اجرای سقف، تیرهای فرعی و برخی ستون‌های سازه‌های کوچک و متوسط استفاده می‌شود. ظرفیت باربری آن به طول دهانه، نوع مقطع و شرایط بارگذاری بستگی دارد.
مقدار تحمل بار تیرآهن ۱۶
تیرآهن ۱۶ نسبت به سایزهای کوچک‌تر، وزن و ابعاد بیشتری دارد و در بخش‌هایی از سازه که به مقاومت بالاتری نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. وزن هر شاخه ۱۲ متری آن در نوع IPE حدود ۱۹۰ کیلوگرم، در هاش سبک حدود ۳۶۵ کیلوگرم و در هاش سنگین حدود ۵۱۱ کیلوگرم است. این سایز می‌تواند در تیرها و ستون‌های اصلی به کار برود؛ البته انتخاب آن باید بر اساس محاسبات مهندسی انجام شود.
میزان تحمل بار تیرآهن ۱۸
تیرآهن ۱۸ به دلیل ابعاد بزرگ‌تر و وزن بیشتر، در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی برای اجرای تیرها و ستون‌های باربر استفاده می‌شود. این مقطع در صورت انتخاب و اجرای صحیح، قابلیت تحمل بارهای قابل‌توجهی را دارد و نیروها را به سایر اجزای سازه منتقل می‌کند. با این حال، تحمل بار تیرآهن ۱۸ فقط به سایز آن وابسته نیست و عواملی مانند طول دهانه، نوع تیرآهن، نحوه اتصال و میزان بارهای واردشده نیز در ظرفیت باربری آن تأثیر دارند.
جمع‌بندی
نحوه محاسبه باربری تیرآهن به روش‌های مختلف برای تعیین میزان مقاومت یک سازه اهمیت بالایی دارد. روش‌های مختلفی برای محاسبه باربری تیرآهن وجود دارد. این روش‌های عبارت است از:
- اطلاعات فیزیکی درج شده در جدول اشتال؛
- استفاده از فرمول محاسباتی کتاب‌های مقررات ساختمان‌سازی؛
- استفاده از جدول تحمل بار تیرآهن؛
علاوه بر روش‌های مختلفی که برای سنجش میزان تحمل بار تیر وجود دارد، عوامل مختلفی نیز در این مورد تأثیرگذار است. این عوامل شامل متریال به کار رفته در تولید تیرآهن، مقاومت تیر در برابر رطوبت، تعداد و محل قرارگیری تیرآهن، کیفیت و استاندارد ساخت تیر و…. لازم به ذکر است که محاسبه میزان مقاومت تیرآهن در برابر بارهای مختلف، باید توسط مهندس متخصص صورت بگیرد. همچنین شما می‌توانید قیمت روز تیرآهن را در سایت دکترآهن، مشاهده کنید. همچنین برای خرید و یا دریافت مشاوره رایگان می‌توانید با شماره ۰۳۱۵۵۰۵۷ تماس بگیرید.
سوالات متداول در مورد تحمل بار تیرآهن
کدام مدل تیرآهن استحکام بیشتری دارد؟
به‌طور معمول، تیرآهن هاش (IPB) به دلیل بال‌های پهن‌تر و ضخیم‌تر، برای تحمل بارهای سنگین مناسب‌تر است. با این حال، میزان مقاومت آن به ابعاد مقطع، گرید فولاد، طول دهانه و شرایط بارگذاری نیز بستگی دارد.
آیا ابعاد تیرآهن بر میزان مقاومت آن تأثیر می‌گذارد؟
بله. با افزایش ابعاد مقطع، معمولاً مقاومت تیرآهن در برابر خمش و تغییر شکل بیشتر می‌شود؛ البته طول دهانه، نوع بارگذاری و شرایط تکیه‌گاهی نیز در ظرفیت باربری آن مؤثر هستند.
چگونه می‌توان ظرفیت باربری تیرآهن را افزایش داد؟
با روش‌هایی مانند تقویت بال یا جان تیرآهن، کاهش طول دهانه و اضافه کردن تکیه‌گاه می‌توان ظرفیت باربری آن را افزایش داد. انتخاب روش مناسب باید بر اساس محاسبات مهندسی و شرایط سازه انجام شود.
